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SEP SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA SEP SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA 1ª Edição 2019 © 2019. Todos os direitos reservados e protegidos pela Lei no 9.610, de 19/02/1998. Nenhuma parte deste livro, sem autorização prévia por escrito do autor, poderá ser reproduzida ou transmitida sejam quais forem os meios empregados: eletrônicos, mecânicos, fotográficos, gravação ou quaisquer outros. Introdução 09 História dos Sistemas Elétricos de Potência 13 História do setor Elétrico brasileiro 16 Estrutura Organizacional do Setor Elétrico Brasileiro 22 Estrutura de um Sistema Elétrico de Potência 28 Geração de Energia Elétrica 31 Rede de Transmissão 37 Rede de Sub-transmissão 43 Rede de Distribuição 51 Características do Sistema Elétrico Brasileiro 58 Geração de Energia Elétrica no Brasil 69 Sistema Interligado Nacional 71 Transmissão de Energia Elétrica no Brasil 74 Sistemas de Distribuição no Brasil 78 Representação Esquemática de Sistemas de Potência 83 Representação do Sistema Elétrico 85 Tendências para o Mercado de Energia Elétrica 89 Publicações Indicadas 92 SUMÁRIO 06 Exercícios Comentados 93 Exercícios práticos 96 Bibliografia 101 07 SEP – Sistema Elétrico de Potência SUMÁRIO 09 SEP – Sistema Elétrico de Potência O sistema de energia é uma rede que consiste em sistema de geração, distribuição e transmissão. Ele usa a forma de energia (como carvão e diesel) e converte em energia elétrica. O sistema de potência inclui os dispositivos conectados ao sistema como o gerador síncrono, motor, transformador, disjuntor , condutor, etc. A usina, o transformador, a linha de transmissão, as subestações, a linha de distribuição e o transformador de distribuição são os seis principais componentes do sistema de potência. A usina gera a potência que é aumentada ou reduzida através do transformador para transmissão. A linha de transmissão transfere a energia para as várias subestações. Através da subestação, a energia é transferida para o transformador de distribuição, que diminui a potência para o valor apropriado que é adequado para os consumidores. Estrutura do sistema de energia O sistema de energia é o empreendimento complexo que pode ser subdividido nos seguintes sub-sistemas. Os subsistemas do sistema de energia são explicados abaixo em detalhes. Gerando Subestação Na estação geradora, o combustível (carvão, água, energia nuclear, etc.) é convertido em energia elétrica. A energia elétrica é gerada na faixa de 11kV a 25kV, que é um passo para a transmissão de longa distância. A usina da subestação geradora é principalmente classificada em três tipos, ou seja, usina termelétrica, usina hidrelétrica e usina nuclear. INTRODUÇÃO 10 O gerador e o transformador são os principais componentes da estação geradora. O gerador converte a energia mecânica em energia elétrica. A energia mecânica vem da queima de carvão, gás e combustível nuclear, turbinas a gás ou, ocasionalmente, do motor de combustão interna. O transformador transfere a potência com eficiência muito alta de um nível para outro. A transferência de energia do secundário é aproximadamente igual à primária, exceto por perdas no transformador. O transformador elevador reduzirá as perdas na linha que faz a transmissão de energia por longas distâncias. Subestação de Transmissão A subestação de transmissão transporta as linhas aéreas que transferem a energia elétrica gerada da geração para as subestações de distribuição. Ela fornece apenas o grande volume de energia para subestações de energia em massa ou para grandes consumidores. As linhas de transmissão executam principalmente as duas funções: 1. Ele transporta a energia das estações geradoras para as estações de recebimento em massa. 2. Ele interconecta as duas ou mais estações geradoras. As subestações vizinhas também são interligadas através das linhas de transmissão. A tensão de transmissão está operando em mais de 66kv e é padronizada em 69kv, 115KV, 138KV, 161KV, 230KV, 345KV, 500KV e 765KV, linha-a-linha. A linha de transmissão acima de 230KV é geralmente chamada de alta tensão extra (EHV). INTRODUÇÃO 11 SEP – Sistema Elétrico de Potência A linha de alta tensão é terminada em subestações que são denominadas subestações de alta tensão, recebendo subestações ou subestações primárias. Na subestação de alta tensão, a tensão é reduzida para um valor adequado para a próxima parte do fluxo em direção à carga. Os grandes consumidores industriais podem ser atendidos diretamente no sistema de transmissão. Subestação Sub-transmissão A parte do sistema de transmissão que conecta as subestações de alta tensão através do transformador redutor para as subestações de distribuição é chamada de sistema de Sub-transmissão. O nível de tensão de Sub-transmissão varia de 90 a 138KV. O sistema de Sub-transmissão serve diretamente algumas grandes indústrias. O capacitor e o reator estão localizados nas subestações para manter a tensão da linha de transmissão. O funcionamento do sistema de Sub-transmissão é semelhante ao de um sistema de distribuição. Sua diferir de um sistema de distribuição da seguinte maneira. 1. Um sistema de Sub-transmissão tem um nível de tensão mais alto que um sistema de distribuição. 2. Ele fornece apenas cargas maiores. 3. Ele fornece apenas algumas subestações em comparação a um sistema de distribuição que fornece algumas cargas. Subestação de Distribuição O componente de um sistema de energia elétrica conectando todos os consumidores em uma área às fontes de energia a granel é chamado de sistema de distribuição. INTRODUÇÃO 12 As usinas a granel estão conectadas às subestações geradoras por linhas de transmissão. Eles alimentam algumas subestações que geralmente estão situadas em pontos convenientes perto dos centros de carga. INTRODUÇÃO QUALIDADE DE SERVIÇO E DO PRODUTO ENERGIA ELÉTRICA DESENVOLVIMENTO ECONÔMICO QUALIDADE DE VIDA SUSTENTABILIDADE Importância da eletricidade para a sociedade. As subestações distribuem a energia para os consumidores domésticos, comerciais e relativamente pequenos. Os consumidores exigem grandes blocos de energia que geralmente são fornecidos em Sub-transmissão ou mesmo sistema de transmissão. 13 SEP – Sistema Elétrico de Potência Muito da tecnologia hoje em uso deve-se a grandes pioneiros e empreendedores da eletricidade. Seus nomes e feitos são aqui registrados como tributo de reconhecimento pela grande contribuição. História dos Sistemas Elétricos de Potência James Watt 1736 – 1819 (Escocês) − Mecânico, concebeu o princípio da máquina a vapor, que possibilitou a revolução industrial. − A unidade de potência útil foi dada em sua homenagem (watt). Alessandro Volta 1745 - 1827 (Italiano) − Em 1800 anunciou a invenção da bateria. − A unidade de força eletromotriz foi criada em sua homenagem (volt). André Marie Ampère 1775 - 1836 (Francês) − Iniciou pesquisa em 1820 sobre campos elétricos e magnéticos a partir do anunciado de Oersted (Oe – intensidade de campo magnético). − Descobriu que as correntes agiam sobre outras correntes. − Elaborou completa teoria experimental e matemática lançando as bases do eletromagnetismo. − A unidade de corrente elétrica foi escolhida em sua homenagem (ampère). 14 Georg Simon Ohm 1789-1854 (Alemão) − Em 1827 enunciou a lei de Ohm. − Seu trabalho só foi reconhecido pelo mundo científico em 1927. − As unidades de resistência, reatância e impedância elétrica foram escolhidas em sua homenagem (ohm). Michael Faraday 1791-1867 (Inglês) − Físico e químico, em 1831 descobriu a indução eletromagnética. − Constatou que o movimento de um imã através de uma bobina de fio de cobre causava fluxo de corrente no condutor. − Estabeleceu o princípio do motor elétrico. − Considerado um dos maiores experimentalistas de todos os tempos. − A unidade de capacitância é em sua homenagem (F). Joseph Henry 1797-1878 (Americano) − Descobriu a indutância de uma bobina. − Em sua homenagem seu nome foi dado à unidade de indutância (henry). Gustav RobertKirchhoff 1824–1887 (Alemão) − Em 1847 anunciou as leis de Kirchhoff para correntes e tensões. William Stanley 1858-1968 (Americano) – Em 1885/6 desenvolveu comercialmente o transformador. História dos Sistemas Elétricos de Potência 15 SEP – Sistema Elétrico de Potência Thomas Alva Edison 1847-1931 (Americano) − Em 1879 inventou a lâmpada elétrica. − Patenteou 1100 invenções: cinema, gerador elétrico, máquina de escrever, etc. − Criou a Edison General Electric Company. − Foi sócio da ‘General Electric Company’. − Instalou em 1882 a primeira usina de geração de energia elétrica do mundo com fins comerciais, na área de Wall Street, Distrito Financeiro da cidade de New York. A Central gerava em corrente contínua, com seis unidades geradoras com potência total de 700 kW, para alimentar 7200 lâmpadas em 110 V. O primeiro projeto de êxito de central elétrica havia sido instalado no mesmo ano em Londres, com capacidade de geração para 1000 lâmpadas. Nikola Tesla 1856-1943 (Croata-Americano) − Em 1888 inventou dos motores de indução e síncrono. − Inventor do sistema polifásico. − Responsável pela definição de 60 Hz como frequência padrão nos EUA. − A unidade para densidade de fluxo magnético é em sua homenagem (T). George Westinghouse 1846-1914 (Americano) − Inventor do disjuntor a ar. − Comprou a patente do recém inventado transformador dos ingleses Lucien Gaulard e John D. Gibbs. − Comprou a patente do motor elétrico de Tesla. − Em 1886 organizou a Westinghouse Electric Company. − Venceu a batalha das correntes contra Edison. História dos Sistemas Elétricos de Potência 16 A história da eletricidade no Brasil inicia-se em 1879, com a primeira experiência pública de utilização de lâmpada elétrica. A experiência consistiu na iluminação da Estação Central da Estrada de Ferro D. Pedro II, atual Central do Brasil, na cidade do Rio de Janeiro. A partir disso, a eletricidade passou a ter maior importância no contexto de evolução e crescimento das cidades e, no início do século XX, uma empresa passou a dominar o setor de eletricidade no Brasil: Light. A Light foi a empresa pioneira e a principal concessionária no setor de eletricidade no Brasil, compartilhando. por muitos anos a responsabilidade pelo atendimento alo mercado consumidor do setor elétrico brasileiro com diversas outras empresas, de porte e abrangência de área de concessão bastante inferior à da própria Light. Em meados dos anos 20 surgiu a empresa Anforp, oriunda da aquisição de diversas empresas menores do setor, que passou a dividir os serviços do setor com a Light, porém numa proporção bem menor do que a sua concorrente. História do Setor Elétrico Brasileiro 17 SEP – Sistema Elétrico de Potência Os serviços foram crescendo gradativamente e, nessa época, não havia nenhuma, ou quase nenhuma, regulamentação e fiscalização por parte do governo. Dessa forma, as empresas poderiam celebrar contratos de fornecimento de energia elétrica da maneira que entendessem mais conveniente e nos casos que julgassem ser necessário. Referente à tarifa utilizada nessa época, no início não havia regulamentação, sendo que cabia as empresas prestadoras do serviço de geração e distribuição de energia definir o valor a ser cobrado dos contribuintes, sem qualquer interveniência do governo. Posteriormente, surgiu o primeiro indício de regulamentação de tarifas, que consistia no reajuste tarifário de 50% do valor da cotação do ouro da época. Essa metodologia de reajuste ficou conhecida como a "Cláusula Ouro", uma vez que o reajuste era efetuado em função da cotação do ouro na época. O setor foi evoluindo e no ano de 1934, o Ministério de Agricultura, ao qual o setor elétrico estava afeto, promulgou o Código das Águas. A promulgação desse código foi de suma importância para o setor elétrico, pois foi a primeira regulamentação efetiva dos serviços e da indústria de energia elétrica no país, através do qual a União passou a ser o único poder concedente. A partir de então, o aproveitamento do potencial hidrelétrico passou a depender de autorização ou de outorga de concessão. As tarifas passaram a ser fixadas segundo os custos de operação e o valor histórico dos investimentos, não sendo reajustadas de acordo com a variação da inflação, o que na prática provocaria graves efeitos colaterais para novos investimentos no setor. História do Setor Elétrico Brasileiro 18 No final dos anos 30 foi criado o Conselho Nacional de Águas e Energia Elétrica - CNAEE, reforçando a questão da regulamentação dos serviços de eletricidade. A tímida intervenção do governo não coibiu a crise energética que se iniciou no período pós-guerra e estendeu sobre o país na década de 50, uma vez que as empresas privadas da época não reinvestiam no próprio país os lucros obtidos com a venda de energia elétrica. Sendo assim, o governou interveio no setor elétrico com maior veemência criando a Companhia Hidro-Elétrica do São Francisco (Chesf), com a tarefa principal de construir e operar a Usina de Paulo Afonso — inaugurada em 1955. Os governos estaduais resolveram seguir o mesmo rumo do governo federal e criaram as suas próprias empresas de energia elétrica. Os anos 60 foram marcados por grandes mudanças no setor elétrico, como o crescimento da capacidade instalada e da malha de transmissão de energia elétrica. História do Setor Elétrico Brasileiro 19 SEP – Sistema Elétrico de Potência Além disso, houve grandes mudanças no que tange a regulamentação do setor, como a criação do Ministério de Minas e Energia – MME, do Departamento Nacional de Águas e Energia Elétrica – DNAEE, e da Eletrobrás. No período compreendido entre as décadas de 70 e 80, o setor elétrico atingiu seu ápice, representado pelo "milagre econômico", experimentando também o início de seu declínio, passando incólume pela crise do petróleo em 1973. Nessa época, conhecida como "milagre brasileiro", o setor deu início às maiores obras de geração hidrelétrica do País, ao início do programa nuclear brasileiro (usina nuclear Angra I, entrando em fase de testes em 1981, em operação experimental em março de 1982 e em operação comercial em janeiro de 1985 — Angra II somente entraria em operação em 2000), desenvolveu os grandes sistemas de transmissão em 440 e 500 kV e os sofisticados sistemas de supervisão e controle, celebrando ainda o tratado de Itaipu, cuja obra iniciou-se em 1975. Nesse período foi consolidada a estrutura básica do sistema Eletrobrás, composta pela Eletronorte, Eletrosul, Furnas e Chesf. História do Setor Elétrico Brasileiro 20 O final dos anos 80 foi marcado pelo fim do ciclo dos governos militares, com a eleição do Presidente Tancredo Neves em 1984. houve também a corrida de algumas empresas, já endividadas pelas obras da década anterior, aos suppliers credits, que acabou por complicar ainda mais sua saúde financeira. Houve também o RENCOR e o frustrado Projeto de Revisão do Setor Elétrico - REVISE. Foi também a década dos black-outs e da inadimplência setorial. No início dos anos 90, começou um amplo processo de privatização no Brasil, englobando os mais variados setores de infra-estrutura do país, entre eles o setor elétrico. A privatização do setor elétrico foi motivada pelo fato de que as empresas estatais não eram geridas de uma maneira muito eficiente em algumas atividades como, por exemplo, no corpo administrativo dessas empresas, onde muitos governantes aproveitavam de sua posição estratégica para conseguir benefícios próprios ou a pessoas próximas a eles. Existia a necessidade de redução da dívida pública e não havia dinheiro para investimento do setor público. Para o setor elétrico, esse período pode ser considerado como o mais conturbado de sua história, pois, além do controle tarifário para uma frustrada tentativa de controle inflacionário por parte do governo, História do Setor Elétrico Brasileiro 21 SEP – Sistema Elétrico de Potência O autor tem muitas razões ao oferecer uma bússola para uma navegaçãosegura diante dos mares revoltos das barreiras e indicar as rotas seguras para as conquistas frente as lições deixadas pelas tormentas da vida. A partir da figura 1 pode-se notar que, analisando-se o período compreendido entre 1980 e 2000, a evolução do consumo de energia no Brasil superou a evolução da capacidade instalada no mesmo período, gerando assim sistematicamente um déficit de oferta de energia, que culminou no racionamento ocorrido em 2001 e pode resultar num fato semelhante nos próximos anos, caso não haja nenhuma atuação governamental no sentido de promover a expansão da oferta de energia. História do Setor Elétrico Brasileiro 22 O setor elétrico mundial tem passado por amplo processo de reestruturação organizacional. No modelo atual os sistemas elétricos são tipicamente divididos em segmentos como: geração, transmissão, distribuição, e comercialização. No Brasil, este processo de re-estruturação foi desencadeado com a criação de um novo marco regulatório, a desestatização das empresas do setor elétrico, e a abertura do mercado de energia elétrica. Para gerenciar este novo modelo do setor elétrico, o Governo Federal criou a estrutura organizacional apresentada na Figura 2 e definida a seguir. a) Conselho Nacional de Política Energética – CNPE Órgão de assessoramento do Presidente da República para formulação de políticas nacionais e diretrizes de energia, visando, dentre outros, o aproveitamento natural dos recursos energéticos do país, a revisão periódica da matriz energética e a definição de diretrizes para programas específicos. Estrutura Organizacional do Setor Elétrico Brasileiro Fonte: ANEEL Figura 2 Estrutura organizacional e os agentes do setor elétrico brasileiro. 23 SEP – Sistema Elétrico de Potência b) Ministério de Minas e Energia – MME Encarregado de formulação, do planejamento e da implementação de ações do Governo Federal no âmbito da política energética nacional. O MME detém o poder concedente. c) Comitê de Monitoramento do Setor Elétrico – CMSE Constituído no âmbito do MME e sob sua coordenação direta, com a função precípua de acompanhar e avaliar permanentemente a continuidade e a segurança do suprimento eletro energético em todo o território. d) Empresa de Pesquisa Energética - EPE Empresa pública federal vinculada ao MME tem por finalidade prestar serviços na área de estudos e pesquisas destinados a subsidiar o planejamento do setor energético. e) Agência Nacional de Energia Elétrica - ANEEL Autarquia vinculada ao MME, com finalidade de regular a fiscalização, a produção, transmissão, distribuição e comercialização de energia, em conformidade com as políticas e diretrizes do Governo Federal. A ANEEL detém os poderes regulador e fiscalizador. f) Operador Nacional do Sistema Elétrico - ONS Pessoa jurídica de direito privado, sem fins lucrativos, sob regulação e fiscalização da ANEEL, tem por objetivo executar as atividades de coordenação e controle da operação de geração e transmissão, no âmbito do SIN (Sistema Interligado Nacional). O ONS é responsável pela operação física do sistema e pelo despacho energético centralizado. Estrutura Organizacional do Setor Elétrico Brasileiro 24 g) Câmara de Comercialização de Energia Elétrica - CCEE Pessoa jurídica de direito privado, sem fins lucrativos, sob regulação e fiscalização da ANEEL, com finalidade de viabilizar a comercialização de energia elétrica no Sistema Interligado Nacional - SIN. Administra os contratos de compra e venda de energia elétrica, sua contabilização e liquidação. A CCEE é responsável pela operação comercial do sistema. A comercialização de energia elétrica é atualmente realizada em dois ambientes diferentes: Ambiente de Contratação Livre (ACL): destinado ao atendimento de consumidores livres por meio de contratos bilaterais firmados com produtores independentes de energia, agentes comercializadores ou geradores estatais. Estes últimos só podem fazer suas ofertas por meio de leilões públicos. Ambiente de Contratação Regulada (ACR): destinado ao atendimento de consumidores cativos por meio das distribuidoras, sendo estas supridas por geradores estatais ou independentes que vendem energia em leilões públicos anuais. h) Agências Estaduais de Energia Elétrica Nos estados foram criadas as Agências Reguladoras Estaduais com a finalidade de descentralizar as atividades da ANEEL. A Figura 3 apresenta as agências reguladoras estaduais. Consumidor livre: consumidor que pode optar pela compra de energia elétrica junto a qualquer fornecedor, que é atendido em qualquer tensão e com demanda contratada mínima de 3MW. (Resolução ANEEL No. 264 e 456). Estrutura Organizacional do Setor Elétrico Brasileiro 25 SEP – Sistema Elétrico de Potência h) Eletrobrás A Eletrobrás controla grande parte dos sistemas de geração e transmissão de energia elétrica do Brasil por intermédio de seis subsidiárias: Chesf, Furnas, Eletrosul, Eletronorte, CGTEE (Companhia de Geração Térmica de Energia Elétrica) e Eletronuclear. A empresa possui ainda 50% da Itaipu Binancional e também controla o Centro de Pesquisas de Energia Elétrica (Cepel), o maior de seu gênero no Hemisfério Sul. A Eletrobrás dá suporte a programas estratégicos do governo federal, como o Programa de Incentivo às Fontes Alternativas de Energia Elétrica (Proinfa), o Programa Nacional de Universalização do Acesso e Uso da Energia Elétrica (Luz para Todos) e o Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica (Procel). j) Agentes Setoriais Agentes relacionados ao setor de energia elétrica (Tabela 1). Figura 3 Agências reguladoras nacionais. Estrutura Organizacional do Setor Elétrico Brasileiro 26 ABRAGE Associação Brasileira das Empresas Geradoras de Energia Elétrica. Empresas associadas: AES TIETÊ, CDSA, CEMIG, CESP, CEEE, DUKE-GP, CHESF, COPEL, ELETRONORTE, EMAE, FURNAS, LIGHT, TRACTEBEL ENERGIA ABRATE Associação Brasileira de Grandes Empresas de Transmissão de Energia Elétrica. Empresas associadas: CEMIG, CTEEP, CHESF, COPEL, Transmissão S.A, ELETRONORTE, Furnas Centrais Elétricas AS, Companhia Estadual de Geração e Transmissão de Energia Elétrica - CEEE GT, ELETROSUL Centrais Elétricas S.A. ABRADEE Associação Brasileira de Distribuidores de Energia Elétrica. Empresas associadas (48 dentre as 67 concessionárias de distribuição): AES SUL DISTRIBUIDORA GAÚCHA DE ENERGIA S.A.; AMPLA - COMPANHIA DE ELETRICIDADE DO RIO DE JANEIRO; BANDEIRANTE ENERGIA S.A.; BOA VISTA ENERGIA S.A.; COMPANHIA DE ELETRICIDADE DA BORBOREMA; EMPRESA ELÉTRICA BRAGANTINA; CAIUA SERVIÇOS DE ELETRICIDADE S.A.; COMPANHIA FORÇA E LUZ CATAGUAZES LEOPOLDINA; CEAL - COMPANHIA ENERGÉTICA DE ALAGOAS; CEAM - COMPANHIA ENERGÉTICA DO AMAZONAS (incorporada pela Manaus Energia S.A. (MASA); CEB - COMPANHIA ENERGÉTICA DE BRASÍLIA; CEEE - COMPANHIA ESTADUAL DE ENERGIA ELÉTRICA; CELESC - CENTRAIS ELÉTRICAS DE SANTA CATARINA S.A.; CELG - COMPANHIA ENERGÉTICA DE GOIÁS; CELPA - CENTRAIS ELÉTRICAS DO PARÁ S.A.; CELPE - COMPANHIA ENERGÉTICA DE PERNAMBUCO; CELTINS - COMPANHIA DE ENERGIA ELÉTRICA DO ESTADO DO TOCANTINS; CEMAR - COMPANHIA ENERGÉTICA DO MARANHÃO; CEMAT - CENTRAIS ELÉTRICAS MATOGROSSENSES S.A.; CEMIG - COMPANHIA ENERGÉTICA DE MINAS GERAIS; CENF - COMPANHIA DE ELETRICIDADE DE NOVA FRIBURGO; CEPISA - COMPANHIA ENERGÉTICA DO PIAUÍ; CERON - CENTRAIS ELÉTRICAS DE RONDÔNIA S.A; CFLO - COMPANHIA FORÇA E LUZ DO OESTE; CHESP - COMPANHIA HIDROELÉTRICA SÃO PATRÍCIO; COELBA - COMPANHIA DE ELETRICIDADE DO ESTADO DA BAHIA; Estrutura Organizacional do Setor Elétrico Brasileiro 27 SEP – Sistema Elétrico de Potência ABRADEE COELCE - COMPANHIA ENERGÉTICA DO CEARÁ; COPEL - COMPANHIA PARANAENSE DE ENERGIA; COSERN - COMPANHIA ENERGÉTICA DO RIO GRANDE DO NORTE; CPEE - COMPANHIA PAULISTA DE ENERGIA ELÉTRICA; CPFL - COMPANHIA PAULISTA DE FORÇA E LUZ; DEM – P.CALDAS - DEPARTAMENTO MUNICIPAL DE ELETRICIDADE DE POÇOS DE CALDAS; ELEKTRO - ELEKTRO ELETRICIDADE E SERVIÇOS S.A; ELETROACRE - COMPANHIA DE ELETRICIDADE DO ACRE; ELETROCAR - CENTRAIS ELÉTRICASDE CARAZINHO S.A.; ELETROPAULO - ELETROPAULO METROPOLITANA ELETRICIDADE DE SÃO PAULO S.A.; ENERGIPE - EMPRESA ENERGÉTICA DE SERGIPE S.A.; ENERSUL - EMPRESA ENERGÉTICA DE MATO GROSSO DO SUL S.A.; ESCELSA - ESPÍRITO SANTO CENTRAIS ELÉTRICAS S.A.; IGUAÇU DISTRIBUIDORA DE ENERGIA ELÉTRICA LTDA.; LIGHT SERVIÇOS DE ELETRICIDADE S.A.; MANAUS ENERGIA S.A.; COMPANHIA NACIONAL DE ENERGIA ELÉTRICA; HIDROELÉTRICA PANAMBI S. A.; EMPRESA DE ELETRICIDADE VALE PARANAPANEMA S.A.; COMPANHIA PIRATININGA DE FORÇA E LUZ; RGE - RIO GRANDE ENERGIA S.A.; SAELPA - SOCIEDADE ANÔNIMA DE ELETRIFICAÇÃO DA PARAÍBA; EMPRESA LUZ E FORÇA SANTA MARIA S.A.; SULGIPE - COMPANHIA SUL SERGIPANA DE ELETRICIDADE. ABEER Associação Brasileira das Empresas de Energia Renovável. ABRACEEL Associação Brasileira dos Agentes Comercializadores de Energia Elétrica ABRACEE Associação Brasileira de Grandes Consumidores Industriais de Energia e de Consumidores Livres APINE Associação Brasileira dos Produtores Independentes de Energia Elétrica - Os produtores independentes (PIEs) são empresas ou grupo de empresas reunidas em consórcio, com autorização ou concessão para produzir energia destinada ao comércio de toda ou parte da produção por sua conta e risco. Os PIs têm como garantia o livre acesso aos sistemas elétricos, além disso, têm autonomia para fechar contratos bilaterais de compra e venda de energia elétrica. Estrutura Organizacional do Setor Elétrico Brasileiro 28 O objetivo de um sistema elétrico de potência (SEP) é gerar, transmitir e distribuir energia elétrica atendendo a determinados padrões de confiabilidade, disponibilidade, qualidade, segurança e custos, com o mínimo impacto ambiental e o máximo de segurança pessoal. – Confiabilidade e disponibilidade são duas importantes e distintas características que os SEPs devem apresentar. Ambos são expressos em %. • Confiabilidade representa a probabilidade de componentes, partes e sistemas realizarem suas funções requeridas por um dado período de tempo sem falhar. Confiabilidade representa o tempo que o componente, parte ou sistema levará para falhar. A confiabilidade não reflete o tempo necessário para a unidade em reparo retornar à condição de trabalho. • Disponibilidade é definida como a probabilidade que o sistema esteja operando adequadamente quando requisitado para uso. Em outras palavras, é a probabilidade de um sistema não estar com falha ou em reparo quando requisitado para uso. A expressão abaixo quantifica a disponibilidade: MTBF A=________________ (1) MTBF MTTR+ A – availability (disponibilidade) MTBF – tempo médio entre falhas ou MTTF MTTR – tempo médio para reparo - inclui desde a detecção até a retificação da falha. A disponibilidade é função da confiabilidade e da manutenabilidade – exercício da manutenção. Estrutura de um Sistema Elétrico de Potência 29 SEP – Sistema Elétrico de Potência Se um sistema tem uma alta disponibilidade não necessariamente terá uma alta confiabilidade. Tabela 2 Relação entre confiabilidade, manutenabilidade e disponibilidade. [Fonte: http://www.weibull.com/hotwire/issue26/relbasics26.htm] Como pode ser visto na Tabela 2, se a confiabilidade é mantida constante, mesmo em um valor alto, isto não implica diretamente uma alta disponibilidade. Quando o tempo para reparo aumenta, a disponibilidade diminui. Mesmo um sistema com uma baixa confiabilidade poderia ter uma alta disponibilidade se o tempo para reparo é curto. Qualidade da energia é a condição de compatibilidade entre sistema supridor e carga atendendo critérios de conformidade senoidal. Segurança está relacionado com a habilidade do sistema de responder a distúrbios que possam ocorrer no sistema. Em geral os sistemas elétricos são construídos para continuar operando após ser submetido a uma contingência. A estrutura do sistema elétrico de potência compreende os sistemas de geração, transmissão, distribuição e subestações de energia elétrica, em geral cobrindo uma grande área geográfica. Confiabilidade Manutenabilidade Disponibilidade Constante Diminuir Diminuir Constante Aumentar Aumentar Aumentar Constante Aumentar Diminuir Constante Diminuir Estrutura de um Sistema Elétrico de Potência 30 Estrutura básica de um sistema elétrico O sistema atual de energia elétrica é baseado em grandes usinas de geração que transmitem energia através de sistemas de transmissão de alta tensão, que é então distribuída para sistemas de distribuição de média e baixa tensão. Em geral o fluxo de energia é unidirecional e a energia é despachada e controlada por centro(s) de despacho com base em requisitos pré-definidos. Normalmente os sistemas de distribuição são gerenciados por monopólios empresariais, enquanto o setor de geração e de transmissão apresenta certa competitividade em um sistema desverticalizado. Estrutura tradicional de uma rede de energia elétrica. [Fonte: Aneel]. Estrutura de um Sistema Elétrico de Potência 31 SEP – Sistema Elétrico de Potência Nós dividimos o sistema de energia em três partes; geração, transmissão e distribuição de energia. Na verdade, na geração de energia, uma forma de energia é convertida em energia elétrica. Nós produzimos energia elétrica a partir de várias fontes naturais. Classificamos essas fontes em dois tipos de fontes renováveis e não renováveis. No atual sistema de energia, a maior parte da energia elétrica é gerada a partir de fontes não renováveis, como carvão, petróleo e gases naturais. Mas essas fontes estão limitadamente disponíveis. Então, temos que usar essas fontes com cuidado e sempre para encontrar uma fonte alternativa ou mover-se em fontes renováveis. As fontes renováveis incluem o solar, o vento, a água, a maré e a biomassa. Essas fontes são o recurso livre e infinito disponível para o meio ambiente. Vamos obter mais informações sobre fontes renováveis. Geração de Energia Elétrica 32 Sistema de energia solar É uma melhor fonte alternativa para geração de energia. Existem duas maneiras de gerar energia elétrica a partir da luz solar. Podemos criar eletricidade diretamente usando células fotovoltaicas (PV) . A célula fotovoltaica é composta de silício. Muitas células são conectadas em série ou paralelas para fazer um painel solar. Podemos produzir calor (térmico solar) com a ajuda de espelhos à luz do sol, e usamos esse calor para converter água em vapor . Este vapor de alta temperatura gira as turbinas. Vantagens do sistema de energia solar • O custo de transmissão é zero para um sistema independente. • Sistema de geração de eletricidade solar é favorável ao meio ambiente. • O custo de manutenção é baixo. • É uma fonte ideal para locais remotos que não podem se conectar à rede. Desvantagens do sistema de energia solar • As despesas iniciais são altas. • Exigir grande área para produção em massa. • O sistema de geração de eletricidade solar é dependente do tempo. • Armazenamento de energia solar ( bateria ) é caro. Geração de Energia Elétrica 33 SEP – Sistema Elétrico de Potência Sistema de energia eólica As turbinas eólicas são usadas para converter energia eólica em energia elétrica. O vento flui devido à mudança de temperatura na atmosfera. As turbinas eólicas transformam a energia eólica em energia cinética. A energia cinética rotativa gira o gerador de indução , e esse gerador converte energia cinética em energia elétrica. Vantagens do sistema de energia eólica • A energia eólica é uma fonte de energia ilimitada, livre e limpa. • O custo operacional é quase zero. • Um sistema de geração de eletricidade eólica pode gerar energia em um local remoto. Desvantagem do sistema de energia eólica • Não pode produzir a mesma quantidade de eletricidade durante todo o tempo. • Precisa de grande área aberta. • Faz barulho. • O processo de construção de uma turbina eólica é caro. • Dá menor saída de eletricidade. • Ele representa ameaças de pássaros voando. Geração de Energia Elétrica 34 Sistema de energia hidrelétricaA energia obtida da água do rio ou do oceano é chamada de energia hidrelétrica. Usinas hidrelétricas são obras baseadas nos efeitos gravitacionais. Aqui nós armazenamos água em uma represa ou reservatório. Quando permitimos que a água caia, o movimento dessa água à medida que ela flui rio abaixo em direção à comporta provoca energia cinética que gira as turbinas. Vantagens do Sistema Hidroelétrico • Pode ser usado no serviço instantaneamente. • Após este processo, a água pode ser usada para irrigação e outros fins. • As barragens são projetadas por um período prolongado e, portanto, podem contribuir para a geração de energia elétrica por muitos anos. • Os custos de operação e manutenção são baixos. • Nenhum transporte de combustível é necessário. Desvantagens do Sistema Hidroelétrico • O custo inicial de uma usina hidrelétrica é alto. • As usinas hidrelétricas estão localizadas na área montanhosa, e estão muito longe da carga. Então, eles exigem longa linha de transmissão . • A construção de barragens pode inundar vilas e cidades. • Também é dependente do tempo. Geração de Energia Elétrica 35 SEP – Sistema Elétrico de Potência Sistema de energia de carvão Usina termelétrica produz eletricidade pela queima de carvão na caldeira. O calor é usado para converter água em vapor. Esse vapor de alta pressão e alta temperatura que flui para a turbina gira um gerador para produzir energia elétrica. Depois de passar pela turbina, o vapor é resfriado em um condensador e reutilizado na caldeira para gerar vapor novamente. Usina termelétrica funciona de acordo com o ciclo de Rankine . Vantagens do sistema de energia de carvão • O carvão é barato. • Tem menor custo inicial em comparação com usinas renováveis . • Requer menos espaço que uma planta hidel. • Podemos construir uma usina termelétrica em qualquer lugar, porque o carvão pode ser transportado para a fábrica, independentemente de sua localização. • Construção e comissionamento da usina termelétrica levam menos tempo do que uma usina de hidel. Desvantagens do sistema de energia de carvão • O carvão é uma fonte de energia não renovável. • Custo operacional alto e variável de acordo com o preço do combustível. • Ela polui a atmosfera devido à fumaça e fumaça. • Requer grande quantidade de água. Geração de Energia Elétrica 36 Sistema de Energia Nuclear Trabalhar com energia nuclear é quase o mesmo que uma usina termelétrica. Em uma usina termelétrica, o carvão é usado na caldeira para produzir calor. Em uma usina nuclear , o urânio é usado no reator nuclear para gerar calor. Em ambas as usinas , a energia térmica é convertida em energia elétrica. 1 kg de urânio pode produzir energia igual à energia produzida pela queima de 4500 toneladas de carvão ou 2000 toneladas de petróleo. Vantagens do sistema de energia nuclear • Requer menos espaço que uma usina termelétrica e uma usina hidrelétrica . • Pode produzir uma quantidade extraordinariamente alta de energia elétrica a partir da única planta. • Não emite CO 2 • Uma usina nuclear precisa de uma pequena quantidade de combustível. Desvantagens do sistema de energia nuclear • Tem alto custo inicial de construção. • Tem alto custo de operação e manutenção. • Tem lixo radioativo. • Tem um alto risco de radioatividade e explosão. Geração de Energia Elétrica 37 SEP – Sistema Elétrico de Potência A transmissão de longa distância de energia elétrica é um dos maiores desafios da era da eletricidade. Os objetivos que os engenheiros têm trabalhado permaneceram os mesmos, apesar de muitas outras mudanças ao longo dos anos. 1. Eficiência - transporte de energia elétrica a distância com perdas mínimas; 2. Segurança - poder de transporte através de áreas urbanas e rurais minimizando danos a pessoas e animais; 3. Custo - use as matérias-primas mínimas e os custos de construção / operação possíveis; 4. Robustez - criar um sistema que não seja vulnerável a surtos de raios, explosões solares, terremotos, tempestades de gelo, tempestades de vento e que o sistema seja capaz de "curar-se" quando ocorrem paralisações, isolando áreas problemáticas. Na página seguinte, mostra uma ilustração simples da rede de transmissão, mostrando que a alta tensão desceu para as linhas de alimentação. Rede de Transmissão 38 Desde a primeira transmissão de longa distância a Munique, Alemanha, em 1882, os humanos cometeram todos os erros possíveis e aprenderam com isso. Engenheiros ainda estão tentando resolver problemas muito difíceis, como controle de custos e resistência a eventos de explosão solar, que poderiam derrubar energia em todo o mundo. Existem quatro maneiras de redes de transmissão em longas distâncias: Sistema de corrente alternada monofásica • monofásica, dois fios • monofásica, dois fios com ponto central aterrado • monofásica, três fios Sistema DC • Dois fios DC • DC dois fios com ponto central aterrado • Três fios DC Sistema de duas fases AC • duas fases, três fios • duas fases, quatro fios Sistema trifásico da CA • trifásico, três fios • trifásico, quatro fios Rede de Transmissão 39 SEP – Sistema Elétrico de Potência Diagrama de linha única do sistema de transmissão de energia CA Um diagrama típico de linha única que representa o fluxo de energia em um determinado sistema de energia é mostrado abaixo: Rede de Transmissão 40 A energia elétrica é normalmente gerada a 11kV em uma estação de energia. Enquanto em alguns casos, a energia pode ser gerada a 33 kV. Esta tensão de geração é então aumentada para 132kV, 220kV, 400kV ou 765kV, etc. A intensificação do nível de tensão depende da distância em que a energia será transmitida. Quanto maior a distância, maior será o nível de voltagem. Intensificação de tensão é o de reduzir as perdas R na transmissão da potência (quando a tensão é intensificada, a corrente reduz por uma quantidade relativa, de modo que a potência permanece constante, e, portanto, perda de R também reduz). Este estágio é chamado de transmissão primária . A tensão é diminuída em uma estação receptora para 33kV ou 66kV. Linhas de transmissão secundárias emergem desta estação receptora para conectar subestações localizadas perto de centros de carga (cidades, etc.). A tensão é reduzida novamente para 11kV em uma subestação. Grandes consumidores industriais podem ser fornecidos a 11kV diretamente dessas subestações. Além disso, alimentadores emergem dessas subestações. Este estágio é chamado de distribuição primária . Os alimentadores são cabos aéreos ou subterrâneos que transportam energia perto dos pontos de carga (consumidores finais) até alguns quilômetros. Finalmente, a tensão é reduzida para 415 volts por um transformador de distribuição montado em poste e entregue aos distribuidores. Os consumidores finais são fornecidos através de uma linha de alimentação de serviço dos distribuidores. O sistema de distribuição secundária consiste em alimentadores, distribuidores e redes de serviço. Rede de Transmissão 41 SEP – Sistema Elétrico de Potência A transmissão de energia elétrica também pode ser realizada usando cabos subterrâneos . Mas, a construção de uma linha de transmissão subterrânea geralmente custa de 4 a 10 vezes mais que uma linha aérea de distância equivalente. No entanto, deve-se notar que, o custo de construção de linhas de transmissão subterrâneas depende muito do ambiente local. Além disso, o custo do material condutor é uma das cargas mais consideráveis em um sistema de transmissão. Como o custo do condutor é uma parte importante do custo total, ele deve ser levado em consideração durante o projeto. A escolha do sistema de transmissão é feita tendo em mente vários fatores, como confiabilidade, eficiência e economia. Normalmente, o sistema de transmissão aérea é usado. Principais Elementos De Uma Linha De Transmissão Devido às considerações econômicas, o sistema aéreo trifásico de três fios é amplamente utilizado para transmissão de energia elétrica. A seguir estão os principais elementos deum sistema de energia típico. • Condutores: três para uma única linha de circuito e seis para uma linha de circuito duplo. Os condutores devem ter o tamanho adequado (ou seja, área transversal). Isso depende da sua capacidade atual. Normalmente, são usados condutores ACSR (Alumínio com núcleo de aço reforçado). • Transformadores : Os transformadores elevadores são usados para aumentar o nível de tensão e os transformadores redondos são usados para reduzi-lo. Transformadores permitem que a energia seja transmitida com maior eficiência. Rede de Transmissão 42 • Isoladores de linha: para apoiar mecanicamente os condutores de linha, isolando-os eletricamente das torres de suporte. • Torres de suporte: para apoiar os condutores de linha suspensos no ar. • Dispositivos de proteção: proteger o sistema de transmissão e garantir uma operação confiável. Estes incluem fios terra, pára- raios, disjuntores, relés, etc. • Reguladores de tensão: para manter a tensão dentro dos limites permitidos na extremidade receptora. Rede de Transmissão Mapa do Serviço Público de Transmissão de Energia Elétrica no Brasil Fonte: Aneel 43 SEP – Sistema Elétrico de Potência O sistema de Sub-transmissão é parte do Sistema de Distribuição entre os Sistemas de Transmissão e as Subestações de Distribuição. A maioria desses sistemas utiliza tensões de 69 a 138 kV. As topologias utilizadas na Sub-transmissão são: • Radial • Radial com recurso • Anel (loop) • Reticulado (grid or network). Diagrama unifilar de um sistema de Sub-transmissão radial. Rede de Sub-transmissão 44 Diagrama unifilar de um sistema de Sub-transmissão radial com recurso. Diagrama unifilar de um sistema de Sub-transmissão em anel. Rede de Sub-transmissão 45 SEP – Sistema Elétrico de Potência Diagrama unifilar de um sistema de Sub-transmissão em reticulado. Subestações Conjunto de instalações elétricas em média ou alta tensão que agrupa os equipamentos, condutores e acessórios, destinados à proteção, medição, manobra e transformação de grandezas elétricas.” As subestações (SE) são pontos de convergência, entrada e saída, de linhas de transmissão ou distribuição. Com frequência, constituem uma interface entre dois subsistemas. As linhas que abastecem as subestações de distribuição da Coelce e consumidores classe A-3 (classe de tensão 72,5kV) têm origem a partir das subestações 230/69kV. Rede de Sub-transmissão 46 O subsistema elétrico suprido através de cada uma destas subestações define uma região elétrica de operação, também denominada de ponto de entrega ou ponto de suprimento em 69kV. Atualmente há três pontos de entrega em 69kV em operação na Cidade de Fortaleza (Fortaleza, Delmiro Gouveia e Pici II), um na Região Metropolitana de Fortaleza (Cauipe), um na região Norte do Estado (Sobral II) e cinco nas regiões Centro, Centro-Oeste e Sul do Estado (Milagres, Icó, Banabuiú, Russas II e Tauá). Classificação das Subestações I - Quanto à Função: Subestações de Manobra • Permite manobrar partes do sistema, inserindo ou retirando-as de serviço, em um mesmo nível de tensão. Subestações de Transformação Subestações Elevadora • Localizadas na saída das usinas geradoras. • Elevam a tensão para níveis de transmissão e sub- transmissão (transporte econômico da energia). Subestações Abaixadora • Localizadas na periferia das cidades. • Diminuem os níveis de tensão evitando inconvenientes para a população como: rádio interferência, campos magnéticos intensos, e faixas de passagem muito largas. Subestações de Distribuição: Diminuem a tensão para o nível de distribuição primária (13,8kV – 34,5kV). Podem pertencer à concessionária ou a grandes consumidores. Rede de Sub-transmissão 47 SEP – Sistema Elétrico de Potência Subestações de Regulação de Tensão Através do emprego de equipamentos de compensação tais como reatores, capacitores, compensadores estáticos, etc. Subestações Conversoras Associadas a sistemas de transmissão em CC (SE Retificadora e SE Inversora) II - Quanto ao Nível de Tensão: Subestações de Alta Tensão – tensão nominal abaixo de 230kV. Subestações de Extra Alta Tensão - tensão nominal acima de 230kV. III - Quanto ao Tipo de Instalação: Subestações Desabrigadas - construídas a céu aberto em locais amplos ao ar livre. Subestação de Alta Tensão Desabrigada. Subestações Abrigadas - construídas em locais interiores abrigados. Rede de Sub-transmissão 48 Subestação Abrigada. Subestações Blindadas - Construídas em locais abrigados. Os equipamentos são completamente protegidos e isolados em óleo ou em gás (ar comprimido ou SF6). Subestação Compacta As denominadas subestações compactas utilizam gás isolante, em geral, o SF6 (hexafluoreto de enxofre) em seus dispositivos de manobra, conferido-as um elevado grau de compactação, podendo chegar a até 10% de uma SE convencional. Ex. Subestação de Itaipu. Rede de Sub-transmissão 49 SEP – Sistema Elétrico de Potência O gás SF6 é um possível contribuidor para o efeito estufa (23.000 vezes maior do que o CO2 em um período de tempo de 100 anos) e de duração de 3.200 anos, o que contribui para mudanças no clima. Reduzir a emissão de SF6 é significante para a proteção climática. IV - Quanto à Forma de Operação a. Subestações com Operador • Exige alto nível de treinamento de pessoal • Uso de computadores na supervisão e operação local só se justifica para instalações de maior porte. b. Subestações Semiautomáticas • Possuem computadores locais ou intertravamentos eletromecânicos que impedem operações indevidas por parte do operador local. c. Subestações Automatizadas • São supervisionadas à distância por intermédio de computadores e SCADA (Supervisory Control and Data Acquisiton). Localização de Subestações Considerações quanto a escolha de local para instalação de Subestação: • Localização ideal: centro de carga; • Facilidade de acesso para linhas de Sub-transmissão (entradas) e linhas de distribuição (saídas) existentes e futuras; • Espaço para expansão; • Regras de uso e ocupação do solo; • Minimização do número de consumidores afetados por descontinuidade de serviço; etc. Rede de Sub-transmissão 50 Equipamentos de uma Subestação São vários os equipamentos existentes em uma Subestação, tais como: − Barramentos − Linhas e alimentadores − Equipamentos de disjunção: disjuntores, religadores, chaves. − Equipamentos de transformação: transformadores de potência, transformadores de instrumentos – transformador de potencial e de corrente, e transformador de serviço. − Equipamentos de proteção: relés (primário, retaguarda e auxiliar), fusíveis, pára-raios e malha de terra. − Equipamentos de compensação: reatores, capacitores, compensadores síncronos, compensadores estáticos. Em uma subestação cada equipamento é identificado por um código que identifica o tipo de equipamento, faixa de tensão, e a posição dentro da subestação. Rede de Sub-transmissão 51 SEP – Sistema Elétrico de Potência As redes de distribuição alimentam consumidores industriais de médio e pequeno porte, consumidores comerciais e de serviços e consumidores residenciais. Os níveis de tensão de distribuição são assim classificados segundo o PRODIST: − Alta tensão de distribuição (AT): tensão entre fases cujo valor eficaz é igual ou superior a 69kV e inferior a 230kV. − Média tensão de distribuição (MT): tensão entre fases cujo valor eficaz é superior a 1kV e inferior a 69kV. − Baixa tensão de distribuição (BT): tensão entre fases cujo valor eficaz é igual ou inferior a 1kV. De acordo com a Resolução No456/2000 da ANEEL e o módulo 3 do PRODIST, a tensão de fornecimento para a unidade consumidora se dará de acordo com a potência instalada: − Tensão secundária de distribuição inferior a 2,3kV: quando a carga instalada na unidade consumidora for igual ou inferior a 75 kW; − Tensão primária de distribuição inferior a 69 kV: quando a carga instalada na unidade consumidora for superior a 75 kW e a demanda contratada ouestimada pelo interessado, para o fornecimento, for igual ou inferior a 2.500 kW; − Tensão primária de distribuição igual ou superior a 69 kV: quando a demanda contratada ou estimada pelo interessado, para o fornecimento, for superior a 2.500 kW. As tensões de conexão padronizadas para AT e MT são: 138 kV (AT), 69 kV (AT), 34,5 kV (MT) e 13,8 kV (MT). O setor terciário, tais como hospitais, edifícios administrativos, pequenas indústrias, etc, são os principais usuários da rede MT. Rede de Distribuição 52 A rede BT representa o nível final na estrutura de um sistema de potência. Um grande número de consumidores, setor residencial, é atendido pelas redes em BT. Tais redes são em geral operadas manualmente. Tensões Nominais Padronizadas de Baixa Tensão – PRODIST Módulo 3 A figura abaixo mostra um diagrama com a representação dos vários segmentos de um sistema de potência com seus respectivos níveis de tensão. Classificação: Acima de 765 kV (UAT) 230kV<V≤765kV (EAT) 35 kV <V≤ 230kV (AT) 1 kV<V≤ 35 kV (MT) V ≤ 1000 V (BT) Rede de Distribuição 53 SEP – Sistema Elétrico de Potência Os níveis de tensões praticados no Brasil (Fonte ABRADEE) Estado / Território Tensão Secundária Volts Exceções : Municípios – Tensões Acre 220 / 127 Não tem Alagoas 380 / 220 Não tem Amapá 220 / 127 Não tem Amazonas 220 / 127 Não tem Bahia 380 / 220 Aiquara; Alagoinhas; Almadina; Antas; Antônio Cardoso; Aratuipe; Aurélio Leal; Barra do Rocha; Governador Lomanto Jr.; Belmonte; Bom Jesus da Lapa; Boquira; Brejões; Buerarema; Cacoahaeira; Camaçari; Canavieiras; Candeias; Castro Alves; Catú; Cipó; Conceição da Feira; Conceição do Almeida; Copnceição do Jacuipe;Coração de Maria; Coronel João Sá; Correntina; Cravolândia; Cruz das Almas; Dário Meira; Firmino Alves; Floresta Azul; Gongogi; Governador Mangabeira; Ibicaraí; Ibicui; Ibirapitanga; Ibirataia; Iguai; Ilheus; Ipecaeta; Ipiau; Irará; Itabuna; Itacaré; Itagiba; Itaju do Colonia; Itajuipe; Itanagra; Itaparica; Itape; Itapitanga; Itaquara; Itiruçú; Itororó; Jaborandi; Jaguaquara; Jeremoabo; Jiquirica; Jitauna; Jussari; Lauro de Freitas; Maracas; Maragogipe; Muniz Ferreira; Muritiba; Nazaré; Nova Canaã; Nova Itarana; Ouricangas; Paulo Afonso; Pedrão; Pedro Alexandre; Pojuca; Rafael Jambeiro; Salvador; Rede de Distribuição 54 Estado / Território Tensão Secundária Volts Exceções : Municípios – Tensões Bahia 380 / 220 Santa Cruz da Vitória; Santa Inês; Santanópolis; Santa Terezeinha; Santa Luzia; Santa Maria da Vitória; Santana; Santo Amaro; Santo Antônio de Jesus; Santo Estevão; São Desidério; São Felix; São Felipe; São Francisco do Conde; São Miguel das Matas; Sapeaçú; Sátiro Dias; Serra Preta; Simões Filho; Teodoro Sampaio; Terranova; Ubaíra; Urucuca; Vera Cruz; Aracás; Cabeceiras do Paraguaçú; Lagedo do Tabocal; Madre de Deus; Novo triunfo; São José da Vitória; Saubara; Serra do Ramalho; Sítio do Mato; Sítio do Quino; Varzedo – 220/127 V Apauarema; Itatim; Piraí do Norte; São Felix do Coribe – 380/220/127 V Ceará 380 / 220 Não tem Distrito Federal 380 / 220 Não tem Espírito Santo 220 / 127 Alegre; Gaçuí – 380/220 V Colatina; Marilândia; Pancas; Santa Tereza; São Gabriel da Palma; Águia Branca; Alto Rio Novo; São Domingos do Norte – 254/220/127 V Goiás 380 / 220 Não tem Maranhão 380 / 220 Alcântara – 220 V Mato Grosso 220 / 127 Araguaiana; Barra das Garças; Cocalinho – 380/220 V Rede de Distribuição 55 SEP – Sistema Elétrico de Potência Estado / Território Tensão Secundária Volts Exceções : Municípios – Tensões Mato Grosso do Sul 220 / 127 Não tem Minas Gerais 220 / 127 Além Paraíba; Antônio Dias; Antônio Prado de Minas; Araponga; Argirita; Astolfo Dutra; Barão de Monte Alto; Cajuri; Canaã; Catupira; Cataguases; Coimbra; Curvelo; Descoberto; Divinesia; Dom Joaquim; Dona Euzebia; Ervalia; Eugenópolis; Gouvea; Guarani; Guidoval; Guipicema; Itamarati de Minas; Ladainha; Manhumirim; Matipó; Mercês; Mirai; Monte Sião; Muriaé; Palma; Patrocínio de Muriaé; Paula Cândido; Pedra do Anta; Pedra Dourada; Pirapetinga; Pìraúba; Presidente Kubitschek; Presidente Soares; Recreio; Rio Novo; Rio Pomba; Rochedo de Minas; Rodeiro; Santa Margarida; Santana de Manhaçú; Santo Antônio do Aventureiro; São Geraldo; São João de Nepomuceno São Miguel da Anta; Senador Firmino; Sericita; Serra Azul de Minas; Silveirania; Simonesia; Tabuleiro; Tocantins; Ubá; Visconde do Rio Branco- 240/220/127/120 V Pará 220 / 127 Castanhal; Curralinho; Melgaço; Muana e Oeiras do Pará- 230/115 V Paraíba 380 / 220 Não tem Paraná 220 / 127 Coronel Vívida – 380/254/220/127 V Rio Negro – 380/220 V Rede de Distribuição 46 Estado / Território Tensão Secundária Volts Exceções : Municípios – Tensões Pernanbuco 380 / 220 Fernando de Noronha – 220 V Piauí 380 / 220 Não tem Rio de Janeiro 220 / 127 Barra do Piraí; Barra Mansa; Carmo; Engenheiro Paulo de Frontin; Itaguaí; Mendes; Miguel Pereira; Paracambí; Paraíba do Sul; Piraí, Rio Claro, Rio das Flores, Sapucaia; trajano de Morais, três Rios; Valência; Vassouras; Volta Redonda; Paty do Alferes – 230/220/127/115 V Nova Friburgo – 380/220 V Rio de Janeiro – 380/220/127 V Rio Grande do Norte 380 / 220 Não tem Rio Grande do Sul 380 / 220 Canoas; Capão da Canoa; Porto Alegre; Rio Grande; Torres; tramandaí; Arroio do Sal; Imbê; três Cachoeiras; três Palmeiras – 220/127 V General Camara; São Leopoldo; Capela de Santana – 380/220/127 Rondônia 220 / 127 Não tem Santa Catarina 380 / 220 Forquilinha – 220 V São Paulo 220 / 127 Assis; Bastos; Biritib a-Mirim; Boituva; Bora; Caçapava; Campo Limpo Paulista; Cândido Mota; Caraguatatuba; Cruzalia; Echapora; Florinea; Guarujá; Iacri; Ibirarema; Iepe; Indaiatuba; Iperó; Itupeva; Jambeiro; Joãp Ramalho; Jundiaí; Loveira; Lutécia; Maracaí; Mogi das Cruzes; Oscar Bressane; Palmital; Rede de Distribuição 57 SEP – Sistema Elétrico de Potência Estado / Território Tensão Secundária Volts Exceções : Municípios – Tensões São Paulo 220 / 127 Paraguaçú Paulista; Platina; Porto Feliz; Quatá; Rancharia; Ribeirão do Sul; Rinópolis; Salesópolis; Salto Grande; Santa Branca; São José dos Campos; São Sebastião; Tupã; Varzea Paulista; Vinhedo- 220 V Baurueri; Cajamar; Carapicuiba; Diadema; Embú; Embú-Guaçú; Guarulhos; Itapecirica da Serra; Itapevi; Jandira; Mauá; Osasco; Pirapora do Bom Jesus; Ribeirão Pires; Rio Grande da Serra; Santana de Parnaíba; Santo André; São Bernardo do Campo; São Caetano do Sul; Taboão da Serra – 230/115 V Ilhabela – 220/127 V Lins; Piratininga; São João da Boa Vista – 380/220/127 V Praia Grande; São Paulo; São Vicente – 230/220/127/115 V Sergipe 380 / 220 Itabaiana; Moita Bonita; Neópolis; Pacatuba; Própria; Telha – 380/220/127 V Tocantins 380 / 220 Dianópolis- 120 V Rede de Distribuição 58 A eletricidade entrou no Brasil no final do século 19, através da concessão de privilégio para a exploração da iluminação pública, dada pelo Imperador D. Pedro II a Thomas Edison. Em 1930, a potência instalada no Brasil atingia a cerca de 350 MW, em usinas hoje consideradas como de pequena potência, pertencentes a indústrias e a Prefeituras Municipais, na maioria hidroelétricas operando a “fio d´água” ou com pequenos reservatórios de regularização diária. Em 1939, no Governo Vargas, foi criado o Conselho Nacional de Águas e Energia, órgão de regulamentação e fiscalização, mais tarde substituído pelo Departamento Nacional de Águas e Energia Elétrica – DNAEE- subordinado ao Ministério de Minas e Energia. A primeira metade do século 20 representa a fase de afirmação da geração de eletricidade como atividade de importância econômica e estratégica para o País. Características do Sistema Elétrico Brasileiro 59 SEP – Sistema Elétrico de Potência A partir do fim da Segunda Guerra Mundial, o Sistema Elétrico ganhou impulso com a construção da primeira grande usina, a de Paulo Afonso I, com a potência de 180 MW, seguida pelas usinasde Furnas, Três Marias e outras, com grandes reservatórios de regularização plurianual. No final da década de 60, foi criado o Grupo de Coordenação de Operação Interligada, tomando corpo o sistema nacional interligado. Nos seus mais 100 anos de existência, o Sistema Elétrico Brasileiro, predominantemente hídrico (88% da potência e 94% da energia gerada em 1999), gerou cerca de 5.000 TWh, quantidade de energia que, na geração exclusivamente térmica, corresponde a mais da metade da reserva brasileira de petróleo, avaliada em 20 bilhões de barris. Nesse século, o Sistema passou por períodos com diferentes taxas de crescimento, decorrentes ora do regime hidrológico, ora de dificuldades econômicas. A interpretação da trajetória histórica do Sistema permitiria discriminar os efeitos atribuíveis à sua interação com outros setores (o econômico, o petrolífero, o ambiental, etc...) e os problemas inerentes a ele, de forma a se projetar com maior segurança a evolução futura, em especial sua participação no parque gerador após a instalação das termoelétricas a gás natural. Na descrição que se segue, usamos dados do Balanço Energético Nacional, elaborado desde 1974 e contendo séries históricas iniciadas no ano de 1970, complementados por dados de outras fontes quando necessário. Características do Sistema Elétrico Brasileiro 60 A projeção focaliza principalmente a potência instalada que, por sua inércia, determinada pelo tempo relativamente longo de maturação e implementação dos aproveitamentos, é uma função relativamente “lisa” do tempo, e a geração efetiva (energia firme) ou fator de capacidade para examinar os transientes. A produção e a circulação de energia elétrica articulam regiões produtoras (cuja localização depende dos recursos naturais e dos equipamentos construídos para usá-los) com as regiões consumidoras (aquelas onde a concentração da população e da atividade econômica cria uma forte demanda). A matriz energética brasileira é essencialmente baseada na hidroeletricidade e o potencial hidrográfico ainda pouco explorado encontra-se na região norte do pais, provocando a o distanciamento entre as fontes de produção e de consumo. O mapa na página seguinte mostra a inadequação destas duas geografias, obrigando a construção de linhas de transporte, as quais estão entre as mais longas e potentes no mundo. Características do Sistema Elétrico Brasileiro 61 SEP – Sistema Elétrico de Potência Fonte: Atlas do Brasil, Hervé Théry e Neli Aparecida de Mello-Théry O potencial hidroelétrico O Brasil dispõe de um enorme potencial hidrelétrico, estimado de acordo com fontes a 100, 150 000 ou 250 000 MW, que é apenas parcialmente utilizável no estado atual da tecnologia (cerca de 160 000 MW, ao que parece). As bacias hidrográficas ainda representam a realidade energética e também uma unidade de gestão. O rio Paraná se destaca como o mais importante na produção hidrelétrica brasileira, cujo potencial é muito grande, e um esforço considerável já foi feito para aproveitá-lo por causa de sua localização, próxima dos centros de consumo. Características do Sistema Elétrico Brasileiro 62 As empresas de geração de energia de Minas e São Paulo realizaram grandes obras, como os complexos Rio Grande (3.400 MW) e Urubupungá (4.600 MW ), os quais depois da construção da barragem de Itaipu, passaram para o segundo lugar. A potência instalada faz de Itaipú a primeira usina hidroelétrica do mundo, posicionando-se na frente de Guri, na Venezuela (10.200 MW), do Grand Coulee, nos Estados Unidos (6.500 MW) e Sayanbo Shushenskaya, na Rússia (6.400 MW). Somente a barragem de Três Gargantas, na China, tem uma potência instalada superior (18.200 MW), porém sua produção é limitada pelasirregularidades do fluxo do rio Yangtze, provocando uma média de 80,7 TWh para seus quatro melhores anos contra 92,2 para Itaipú. Em 2015 a barragem produziu 89,2 TWh (mais do que a de Três Gargantas), fornecendo ao Brasil 17 % e ao Paraguai mais de 75 % da energia elétrica consumida. Em face a esse colosso, as outras centrais hidrelétricas parecem pequenas. Contudo, algumas passam do milhão de MW, como Xingó, no rio São Francisco (3.000 MW) ou Tucuruí, no rio Araguaia (4.240 MW). Outras fontes de energia elétrica As centrais térmicas pesam pouco no total, quer sejam situadas sobre recursos valorizados, como o carvão do Sul, quer sejam experimentais, como a central nuclear de Angra dos Reis quer, ainda, sejam próximas dos lugares de consumo, em regiões insuficientemente servidas pelas redes hidroelétricas. Características do Sistema Elétrico Brasileiro 63 SEP – Sistema Elétrico de Potência Ainda existe um grande número delas em pequenas cidades de regiões onde as redes nacionais não chegam. Cerca da metade do território brasileiro está nessa difícil situação e só pode contar com a produção local de energia para cobrir suas necessidades. Na maioria dos casos, essa provém de um gerador diesel, enquanto cidades mais importantes têm uma central térmica ou, em casos excepcionais, uma central hidráulica, construída para atender suas necessidades (Balbina para Manaus ou Cachoeira do Samuel para Porto Velho e região central de Rondônia). Mapa de Transmissão do Setor Elétrico Brasileiro Fonte: http://sigel.aneel.gov.br A busca de novas fontes de energia renováveis poderiam oferecer alternativas. Muitas das condições necessárias para a produção de energia solar e eólica existem no país, embora ainda não ocorram políticas explícitas de apoio às mesmas. Neste caso, a região destaque no contexto brasileiro é o Nordeste por apresentar os níveis mais elevados de horas de ensolação por ano e da velocidade do vento. Características do Sistema Elétrico Brasileiro 64 Mapa dos Empreendimentos de Geração Eólicas Fonte: http://sigel.aneel.gov.br Estas condições facilitaram a instalação de parques eólicos em, pelo menos, cinco Estados nordestinos, concentrando-se no litoral, principalmente, do Rio Grande do Norte e do Ceará, e também na Paraíba, Pernambuco e Piauí. Alguns destes parques foram construídos acompanhando o traçado do rio São Francisco. Além do Nordeste, o extremo sul do país – Rio Grande do Sul e Santa Catarina - também se destaca na instalação de parques eólicos. O problema, o transporte No total, o potencial hidrelétrico e seu aproveitamento permitiram que o Brasil cobrisse amplamente suas necessidades de eletricidade e elevasse a sua capacidade instalada de 5.000 MW em 1960 para 11.000 em 1970 e 89.193em 2014, e aumentasse o consumo de eletricidade per capita de 415 kW / hem 1970 para 2.370 em 2010 (2.750 no Sudeste). Características do Sistema Elétrico Brasileiro 65 SEP – Sistema Elétrico de Potência Porém, os limites começam a aparecer: centros consumidores são cada vez mais distante (Itaipu está distante quase 1000 quilômetros de São Paulo) e possíveis soluções técnicas (linhas de alta tensão e transferências de longa distância, lagos comunicantes) estão nos limites do conhecimento atual e são extremamente caras. Geração de Energia Elétrica Fonte: http://sigel.aneel.gov.br No momento, o feixe de linhas de alta tensão que ligam Itaipu a São Paulo é o eixo principal das redes elétricas brasileiras. Interconectado com o complexo de barragens dos rios Paraná e Tietê, ele assegura à região Sudeste uma boa cobertura e, a maior parte do tempo, uma alimentação suficiente, apesar do crescimento constante da procura. Características do Sistema Elétrico Brasileiro 66 No entanto, este complexo não foi suficiente para evitar o racionamento na crise de 2001 (apelidado de "apagão"), especialmente no centro e sudeste do pais, enquanto que a região Sul, graças às suas chuvas em maiores quantidades, não foi afetada. O Nordeste é menos dotado, em consequência das secas que afetam a maior parte do seu território, mas é cortado pelo rio São Francisco, alimentado a montante pela “caixa d’água” de Minas Gerais, o que permite não somente uma potente irrigação, mas tambémuma geração de energia quase suficiente para cobrir as demandas regionais. A construção de uma série de usinas hidroelétricas e de barragens reguladoras valorizou esse potencial, mas o seus limites já foram atingidos e, para o futuro, será imprescindível recorrer a outras fontes e transferências. Linhas de alta tensão têm sido construídas a partir da usina amazônica de Tucuruí, o que permite melhorar a distribuição da rede nordestina. Ao mesmo tempo, outra linha de alta tensão tem sido “puxada” na direção da Transamazônica, o que permitiu estender para o oeste a rede interconectada, simétrica à que avança, ano após ano, para o norte do Mato Grosso. Assim sendo, o grande desafio a enfrentar é a valorização dos potenciais do eixo do Araguaia-Tocantins, seguido grosso modo pelo traçado da estrada Belém-Brasília. Foi para satisfazer as necessidades do Nordeste e, sobretudo, as infinitamente maiores do Sudeste, que foi empreendida a construção de uma série de barragens e linhas de transmissão no eixo Araguaia-Tocantins. Características do Sistema Elétrico Brasileiro 67 SEP – Sistema Elétrico de Potência Utilizando os recursos desses rios e os de seus afluentes, esse eixo alimenta linhas que vão para o leste (direto para Salvador), e irão sem dúvida, em médio prazo para o oeste, para suprir as demandas das regiões pioneiras do sudeste do Pará e nordeste do Mato Grosso. Porém, as principais linhas de alta e muito alta tensão vão para o sul, constituindo uma rota norte-sul que articula as principais regiões do país, a coluna vertebral da interconexão do País, ligando as principais regiões produtoras e consumidoras entre si, e, mais ainda, com a grande fronteira energética de imensos recursos, por enquanto subutilizados, da bacia amazônica. Canteiro de obras da usina Santo Antônio Sua valorização econômica começou com a construção das barragens de Santo Antônio e Jirau, no Madeira e de Belo Monte - muito contestada e cujas obras foram interrompidas várias vezes no Xingu. A usina hidrelétrica de Santo Antônio terá, quando completa, uma capacidade máxima de 3.500 mil MW, para um investimento de aproximadamente R$ 20 bilhões. Foram inauguradas em janeiro de 2016 as turbinas 36 e 37, com isso faltarão 13 para completar os 50 geradores previstos. Prevê-se que até novembro deste ano as turbinas restantes entrem em funcionamento. Características do Sistema Elétrico Brasileiro 68 Operários no canteiro de obras da usina Santo Antônio A barragem de Jirau, a terceira maior do Brasil, está sendo construído a uma centena de quilômetros de Porto Velho, capital do Rondônia. Em maio de 2008, o grupo francês GDF Suez, na cabeça de um consórcio, ganhou a concorrência publica para construir e operar a usina hidrelétrica com capacidade de 3.450 MW, capaz de fornecer eletricidade para 10 milhões de pessoas. Características do Sistema Elétrico Brasileiro 69 SEP – Sistema Elétrico de Potência O sistema de produção e transmissão de energia elétrica do Brasil pode ser classificado como hidrotérmico de grande porte, com forte predominância de usinas hidrelétricas e com múltiplos proprietários. A maior parte da capacidade instalada é composta por usinas hidrelétricas, que se distribuem em 12 diferentes bacias hidrográficas nas diferentes regiões do país de maior atratividade econômica. São os casos das bacias dos rios Tocantins, Paranaíba, São Francisco, Paranaíba, Grande, Paraná, Tietê, Paranapanema, Iguaçu, Uruguai e Jacuí onde se concentram as maiores centrais hidrelétricas. Integração eletroenergética no Brasil Fonte: http://www.ons.com.br/conheca_sistema/mapas_sin.aspx#] Os reservatórios nacionais situados em diferentes bacias hidrográficas, que não têm nenhuma ligação física entre si, funcionam como se fossem vasos comunicantes interligados por linhas de transmissão. Geração de Energia Elétrica no Brasil 70 A capacidade de geração do Brasil em 2008 é de 104.851.356 kW de potência, com um total de total 2.100 empreendimentos em operação. Participação de fontes de geração no Brasil. [Fonte: Aneel] Os dez agentes de maior capacidade instalada no país são apresentados na Tabela abaixo: (Usinas em Operação). Fonte: Aneel Geração de Energia Elétrica no Brasil Nº Agentes do Setor Potência Instalada (kW) 1º Companhia Hidro Elétrica do São Francisco CHESF 10.618.327 2º Furnas Centrais Elétricas S/A. FURNAS 9.456.900 3º Centrais Elétricas do Norte do Brasil S/A. ELETRONORTE 9.256.933,10 4º Companhia Energética de São Paulo CESP 7.455.300 5º Itaipu Binacional ITAIPU 7.000.000 6º Tractebel Energia S/ATRACTEBEL 6.965.350 7º CEMIG Geração e Transmissão S/A CEMIG-GT 6.782.134 8º Petróleo Brasileiro S/APETROBRÁS 4.832.276,60 9º Copel Geração e Transmissão S.A.COPEL-GT 4.544.914 10º AES Tietê S/AAES TIETÊ 2.645.050 71 SEP – Sistema Elétrico de Potência O parque gerador nacional é constituído, predominantemente, de centrais hidrelétricas de grande e médio porte, instaladas em diversas localidades do território nacional. Por outro lado, existe uma concentração de demanda em localidades industrializadas onde não se concentram as centrais geradoras. Estas características são imperativas para a implantação de um sistema de transmissão de longa distância. Até 1999, o Brasil possuía vários sistemas elétricos desconectados, o que impossibilitava uma operação eficiente das bacias hidrográficas regionais e da transmissão de energia elétrica entre as principais usinas geradoras. Com o objetivo de ampliar a confiabilidade, otimizar os recursos energéticos e homogeneizar mercados foi criado o sistema interligado nacional - SIN, o qual é responsável por mais de 95% do fornecimento nacional. Sua operação é coordenada e controlada pelo Operador Nacional do Sistema Elétrico – ONS. A Operação Nacional do Sistema Elétrico através do ONS concentra sua atuação sobre a Rede de Operação do Sistema Interligado Nacional. A Rede de Operação é constituída pela Rede Básica, Rede Complementar, e Usinas submetidas ao despacho centralizado, sendo a Rede Complementar aquela situada fora dos limites da Rede Básica e cujos fenômenos têm influência significativa nesta. Sistema Interligado Nacional - SIN 72 Redes de operação do sistema interligado nacional [Fonte: ONS]. O sistema interligado de eletrificação permite que as diferentes regiões permutem energia entre si, quando uma delas apresenta queda no nível dos reservatórios. Como o regime de chuvas é diferente nas regiões Sul, Sudeste, Norte e Nordeste, os grandes troncos (linhas de transmissão da mais alta tensão: 500 kV ou 750 kV) possibilitam que os pontos com produção insuficiente de energia sejam abastecidos por centros de geração em situação favorável. www.fbvcursos.com Sistema A Sistema C Sistema E Sistema D Exemplo de sistema elétrico interligado Sistema Interligado Nacional - SIN 73 SEP – Sistema Elétrico de Potência Vantagens dos sistemas interligados: • Aumento da estabilidade – sistema torna-se mais robusto podendo absorver, sem perda de sincronismo, maiores impactos elétricos. • Aumento da confiabilidade – permite a continuidade do serviço em decorrência da falha ou manutenção de equipamento, ou ainda devido às alternativas de rotas para fluxo da energia. • Aumento da disponibilidade do sistema – a operação integrada acresce a disponibilidade de energia do parque gerador em relação ao que se teria se cada empresa operasse suas usinas isoladamente. • Mais econômico – permite a troca de reservas que pode resultar em economia na capacidade de reservas dos sistemas. O intercâmbio de energia está baseado no pressuposto de que a demanda máxima dos sistemas envolvidos acontece em horários diferentes. O intercâmbio pode também ser motivado pela importação de energia de baixo custo de uma fonte geradora, como por exemplo, a energia hidroelétrica para outro sistema cuja fonte geradora apresenta custo mais elevado. Desvantagens dos sistemas interligados: • Distúrbio em um sistema afeta os demaissistemas interligados; • A operação e proteção tornam-se mais complexas. Sistema Interligado Nacional - SIN 74 As linhas de transmissão no Brasil costumam ser extensas, porque as grandes usinas hidrelétricas geralmente estão situadas a distâncias consideráveis dos centros consumidores de energia. Hoje o país está quase que totalmente interligado, de norte a sul. As principais empresas investidoras em linhas de transmissão no país estão relacionadas na Tabela abaixo: Maiores transmissores do país – Extensão de linhas (km) Fonte ABRATE Maio/2008 Apenas o Amazonas, Roraima, Acre, Amapá, Rondônia e parte dos Estados do Pará ainda não fazem parte do sistema integrado de eletrificação. Nestes Estados, o abastecimento é feito por pequenas usinas termelétricas ou por usinas hidrelétricas situadas próximas às suas capitais. Transmissão de Energia Elétrica no Brasil Nº Agentes do Setor km de linhas 1º FURNAS 19.082 2º CTEEP 18.495 3º CHESF 18.260 4º Eletrosul 10.693 5º Eletronorte 7.856 6º CEEE 6.008 7º CEMIG 4.875 8º COPEL 1.766 75 SEP – Sistema Elétrico de Potência No Brasil, a interligação do sistema elétrico liga as diferentes regiões do país como pode ser visto no mapa abaixo, que apresenta o Sistema de Transmissão Nacional. [Fonte: http://www.ons.com.br/conheca_sistema/mapas_sin.aspx#] Fonte: Aneel Sistema norte – centro-oeste O primeiro circuito de interligação, conhecido por Linhão Norte-Sul, foi construído em 500 kV, com 1.277 km de extensão, capacidade de transmissão de 1100MW e com transferência média de 600MW, o que representou o acréscimo de uma usina de 600MW para o sistema sul- sudeste brasileiro. Embora a interligação seja conhecida como ‘ligação norte-sul’ o circuito interliga o estado de Tocantins ao Distrito Federal. Transmissão de Energia Elétrica no Brasil 76 Em março de 2004 foi inaugurado o segundo circuito de interligação norte-sul II, com 1278 km de extensão, operando em 500 kV, passando pelas SE Imperatriz, no Maranhão, Colinas, Miracema e Gurupi, no Tocantins, Serra da Mesa em Goiás, e Samambaia em Brasília. Os circuitos em 500kV transmitem energia da UHE Luís Eduardo Magalhães – Lajeado, localizada no rio Tocantins, entre os municípios de Lajeado e Miracema do Tocantins com potência instalada de 902,5 MW. A UHE Lajeado é o maior empreendimento de geração realizado pela iniciativa privada no Brasil. Expansão da linha de transmissão Interligação Norte-Sul (Centro-oeste-Sudeste) Com tensão de 500 kV, essa linha interliga as subestações de Samambaia (DF), Itumbiara (GO) e Emborcação (SP). A linha permitirá o escoamento, para a região Sudeste, da energia gerada pelas usinas de Lajeado (TO), Cana Brava (GO), e 2a etapa de Tucuruí (PA). Sistema interligado Sudeste – Centro-Oeste Concentra pelo menos 60% da demanda de energia no Brasil. Sistema sul – Sudeste Com energia transferida da usina de Itaipu (2 circuitos em CC em 600kV ligando a usina a São Roque (SP), 2 circuito 765kV ligando a usina a Tijuco Preto). Sistema nordeste Hoje a região Nordeste importa energia elétrica das hidrelétricas de Lajeado, em Tocantins, Cana Brava, em Goiás, e Tucuruí I e II, no Pará. Transmissão de Energia Elétrica no Brasil 77 SEP – Sistema Elétrico de Potência Grande parte da região norte e uma parcela reduzida da região centro-oeste, além de algumas pequenas localidades esparsas pelo território brasileiro, ainda não fazem parte do sistema interligado, sendo o suprimento de energia elétrica efetuado, quando existente, por meio de pequenos sistemas elétricos isolados. Nesses casos, a produção de eletricidade é normalmente efetuada por meio de unidades geradoras de pequeno porte, utilizando frequentemente motores Diesel como equipamento motriz. A existência desses sistemas isolados, em algumas situações, como é o caso dos sistemas das cidades de Manaus, Boa Vista (Roraima) e Porto Velho (Rondônia), assumem proporções de relativa significância, com demandas superiores a 100MW, em grande parte responsáveis pela predominância da geração termelétrica a diesel. Para atender às políticas externa e energética, o Brasil está interligado aos países vizinhos como Venezuela (para fornecimento a Manaus e Boa Vista), Argentina, Uruguai, e Paraguai. Transmissão de Energia Elétrica no Brasil 78 O sistema de distribuição de energia elétrica no Brasil é operado por 67 empresas dentre as quais 9 estão na região norte, 11 na região nordeste, 5 na região centro-oeste, 22 na região sudeste e 17 na região sul do país. Concessionárias brasileiras de energia elétrica. O sistema de distribuição brasileiro é regulado por um conjunto de regras dispostas em Resoluções da Aneel e no documento intitulado Procedimentos de Distribuição – PRODIST com vistas a subsidiar os acessantes do sistema de distribuição, a saber, consumidores e produtores de energia, distribuidoras de energia e agentes importadores e exportadores de energia, disciplinando formas, condições, responsabilidades e penalidades relativas à conexão, planejamento da expansão, operação e medição da energia elétrica e estabelecendo critérios e indicadores de qualidade. Sistemas de Distribuição no Brasil 79 SEP – Sistema Elétrico de Potência O PRODIST é composto por onze módulos: Módulo 1 - Introdução Módulo 2 - Planejamento da Expansão do Sistema de Distribuição Módulo 3 - Acesso ao Sistema de Distribuição Módulo 4 - Procedimentos Operativos do Sistema de Distribuição Módulo 5 - Sistemas de Medição Módulo 6 - Informações Requeridas e Obrigações Módulo 7 - Cálculo de Perdas na Distribuição Módulo 8 - Qualidade da Energia Elétrica Módulo 9 - Ressarcimento de Danos Elétricos Módulo 10 - Sistema de Informação Geográfica Regulatório Módulo 11 - Fatura de Energia Elétrica e Informações Suplementares O sistema de distribuição de energia elétrica é parte do sistema elétrico situado entre o sistema de transmissão e a entrada de energia dos consumidores. O diagrama simplificado de um sistema de distribuição, mostrado na imagem abaixo, apresenta a integração do sistema de distribuição com a Rede Básica, os níveis usuais de tensão de distribuição e os agentes envolvidos do setor de energia elétrica. Sistemas de Distribuição no Brasil 80 As tensões de conexão padronizadas para alta tensão (AT) e média tensão (MT) do sistema de distribuição são: 130 kV (AT), 69 kV (AT), 34,5 kV (MT) e 13,8 kV (MT). As tensões nominais padronizadas em baixa tensão são mostradas na Tabela abaixo. Tensões Nominais Padronizadas de Baixa Tensão – Fonte:Prodist Módulo 3 Os sistemas de distribuição de energia elétrica no Brasil incluem todas as redes e linhas de distribuição de energia elétrica em tensão inferior a 230 kV, seja em baixa tensão (BT), média tensão (MT) ou alta tensão (AT). Alta tensão (AT) Tensão entre fases cujo valor eficaz é igual ou superior a 69 kV e inferior a 230 kV, ou instalações em tensão igual ou superior a 230 kV quando especificamente definidas pela ANEEL. Média tensão (MT) Tensão entre fases cujo valor eficaz é superior a 1 kV e inferior a 69 kV. Baixa tensão (BT) Tensão entre fases cujo valor eficaz é igual ou inferior a 1 kV. Sistemas de Distribuição no Brasil 81 SEP – Sistema Elétrico de Potência Indicador de Desempenho Global de Continuidade: quantidade de unidades consumidoras maior que 400.000 (1) - Distribuidoras que suprem cargas localizadas em sistemas elétricos isolados – não conectados ao SIN. (2) - Distribuidoras com o processo de coleta e apuração dos indicadores de continuidade com prazo expirado. (3) - Distribuidoras sob regime de Designação. Fonte http://www.aneel.gov.br/ranking-2017 - Dez/2017 . Posição no Ranking DGC Sigla Empresa Região 1º 0,64 EMG ENERGISA MINAS GERAIS - DISTRIBUIDORA DE ENERGIA S.A. SE 2º 0,66 CEMAR COMPANHIA ENERGÉTICA DO MARANHÃO NE 3º 0,67 ESS ENERGISA SUL-SUDESTE - DISTRIBUIDORA DE ENERGIA S.A. SE 4º 0,70 EPB ENERGISA PARAÍBA - DISTRIBUIDORA DE ENERGIA NE 4º 0,70 ENEL CE COMPANHIA ENERGÉTICA DO CEARÁ NE
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